碳納米管-尼龍6(66)的溶液共混法制備及其性能.pdf

1、尼龍6(66)是一類性能優(yōu)異、應(yīng)用廣泛的的工程塑料，但也存在一些性能缺陷(如：吸濕性強、空氣中易老化、干態(tài)低溫下沖擊強度低等)，需要對其進行改性。而碳納米管(CNTs)具有優(yōu)異的力學(xué)性能、導(dǎo)熱性能及電學(xué)性能，是非常優(yōu)異的聚合物填料。因此，我們設(shè)想將CNTs添加到尼龍6(66)中，以改善其熱學(xué)性能和力學(xué)性能。
　　 本文通過H2SO4/HNO3(3:1，v/v)對原始多壁碳納米管(MWCNTs)進行氧化，在N，N’-二環(huán)已基碳二亞

2、胺(DCC)的縮合作用下，進一步使氧化MWCNTs與1，6-己二胺(HDA)發(fā)生胺化反應(yīng)；以甲酸作溶劑，采用溶液共混制備MWCNTs/尼龍6(66)復(fù)合材料。利用熱重分析、紅外光譜分析、場發(fā)射掃描電子顯微分析、X-射線衍射分析、差示掃描量熱分析及拉伸、沖擊等表征方法對產(chǎn)物的形貌、結(jié)構(gòu)和性能進行表征。結(jié)果如下：
　　 1.由Boehm’s滴定結(jié)果計算得到：原始MWCNTs表面含氧基團的總量和羧基含量分別為7.713×10-4mol

3、/g、2.054×10-4mol/g；氧化MWCNTs表面含氧基團的總量和羧基含量分別為14.156×10-4mol/g、5.150×10-4mol/g。通過氧化-胺化處理后，-CONH-和-NH2有效地接枝到MWCNTs表面；且修飾過程中，MWCNTs形貌也發(fā)生明顯變化：氧化使得MWCNTs變得致密，胺化使得MWCNTs又重新變得蓬松。
　　 2.經(jīng)過表面處理，MWCNTs在尼龍基體中的分散性與界面相容性均有所提高，尤其以胺化

4、MWCNTs(d-MWCNTs)在尼龍基體中的分散最均勻且與尼龍基體界面作用力最強。
　　 3.MWCNTs的加入提高了MWCNTs/尼龍6(66)復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性，且d-MWCNTs表現(xiàn)尤為明顯；隨著d-MWCNTs質(zhì)量含量的增加，復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性也逐漸提高。
　　 4.添加d-MWCNTs后，d-MWCNTs/尼龍6(66)復(fù)合材料的結(jié)晶度都較尼龍有所提高。d-MWCNTs含量為7.5wt％時，MWCNTs/尼龍

5、6復(fù)合材料結(jié)晶度達到最大，為56.62％；且此含量下MWCNTs/尼龍6復(fù)合材料的α1和α2晶型對應(yīng)的晶粒尺寸最小。d-MWCNTs含量為2.5wt％時，MWCNTs/尼龍66復(fù)合材料結(jié)晶度達到35.82％，僅略次于d-MWCNTs含量為5wt％時復(fù)合材料的結(jié)晶度(36.39％)；且此含量下MWCNTs/尼龍66復(fù)合材料的γ、α1和α2晶型對應(yīng)的晶粒尺寸最小。
　　 5.加入d-MWCNTs后，復(fù)合材料的拉伸彈性模量和拉伸強度都

6、較其純尼龍有顯著提高：與尼龍6相比，d-MWCNTs/尼龍6(d-MWCNTs含量為7.5wt％)復(fù)合材料的拉伸彈性模量提高了24.11％，拉伸強度提高了41.80％；與尼龍66相比，d-MWCNTs/尼龍66(d-MWCNTs含量為2.5wt％)復(fù)合材料的拉伸彈性模量提高了65.00％，拉伸強度提高了17.67％。
　　 6.加入d-MWCNTs后，復(fù)合材料的沖擊強度都較其純尼龍有顯著提高：與尼龍6相比，d-MWCNTs/尼龍